电容器的特性

今期笔者将会延续上期，为读者介绍电容器的特性，其次亦会详细解释一下电容器的运作。

各位还记得上一期将电容器储电及放电的实验吗？有没有想过为何实验结果会是这样呢？在解释这个结果之前，

笔者必须讲解另一个重要的课题──电位能

（Electric potential energy）。

不 知道各位有没有见过公园的瀑布水池呢？水流会由瀑布的顶部流到下面的水池或河流，这情景可以描述为水流由上而下的流动过程中，水流将本身的位能

（Potential energy）释放出来。在电子线路的情形也是一样。举例说，在电子线路内每当电流由电池流经线路内每个组件的时候，电流内的电荷（Electrical

charges）便能将所?载的能量消耗在该组件内，情形就好比瀑布里的水流经由某个高度流到另一个较低的位置一样。而最后，当电流通过所有组件之后，电 荷内的

所有电位能便完全消耗掉，情形就好比瀑布的水到达水池或河流。

在物理学的定义里，电位能的单位为焦耳（Joules）。而日常生活中所说的电压（Voltage），所描述的是电流内每个电荷所?载的电位能（Joules per coulomb）。

对电位能和电压有所认识，才可以进一步解说电容器的运作。

在 上一期的实验里，当电流流经电容器的时候，电容器会阻隔电流之余亦会将正电荷储起。

随着电容器的电压跟电池的电压变得接近时，电流便会渐渐减弱，亦令 LED的光线渐渐减

弱。而到最后电流停止， LED的光线亦会随之消失。这时候，电容器的正极便会储存了正电

荷，而负极便储存了负电荷。将电池掉换为电阻器之后，由于线路里再没有其他电源或组件

拥有 同样的电压，因此电容器内的正电荷便会向外流出，形成电流，遂令LED再次短暂发

光。当正电荷流到电容器的负极时，会中和当中的负电荷。而当电容器的两极 电压变得相等

时，亦代表所有正电荷经已完全流出，因此电流再度停止，令LED的光线又再一次消失。

图右 : 将上期的实验简化为图 a ) 那样。电池不断放出电流 图 b) ，直到电容两极间的电压相

等 图 c) 。然后将电池拿走，换作电阻器。于是电流再一次出现，由电容器的正极流向负极

图 d)。当电容器两极电压变得相等时，电流便消失 图 e)。

至于电容器能够储存电荷，乃是因为两块金属片之间并没有任何导电体相连。而两块金属片

之间的电位能不同（两块金属片正好连接电池的两端），于是当电 流到达金属片时电荷便会

停留在金属片上，即使之后再没有任何电流到达金属片，电荷仍不会流走，而能量便以电场

（Electric field）的形式储在电容器内。

解答了上期所问的问题后，接下来会再进一步深入介绍电容的特性。量度电容器能储存电荷

的容量的数值称为电容值或电容量，单位为法拉（F）。在实际电 子线路应用上，通常只会用pF或μF（p=10-9,μ=10-12）。电容值的大小，会受以下因素影响： 1.

电容的结构：

今期的内容可能较为学术性，对部份读者来说较为深奥。但读者需要明白，电子学也是科学的一种，任何实验结果背后都有一套理论去解释这些现象。因此， 笔者为

大家解答疑问的时候，少不免需要接触到一些科学理论。读者遇到不明白的地方，可以向校内的有关老师求教。笔者日后会继续努力，以生动的方式讲解各种 有关电

子学的理论。下期笔者会继续谈论电子组件的应用。